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前 言：
無論是城鄉規劃還是國土部門的土地利用規劃，亦或是當前自然資源部委下的空間規劃，用地圖斑的空間拓撲關係都是反應規劃成果嚴謹性和準確性的重要影響因素之一，正確的空間拓撲才會輸出準確的空間統計結果，否則其統計結果必然存在較大誤差甚至是嚴重的指標錯誤。本文結合實際項目經驗，對用地圖斑（包括現狀或者規劃用地）中比較常見，但在傳統CAD平臺中不易發現的兩種拓撲錯誤進行概述，並簡要介紹其檢查和修複方法。
一、「空間重疊」類拓撲錯誤
01
錯誤描述
如圖1.1-1所示是在CAD中常見的用地規劃圖，其中方案一、方案二在圖面上觀察並無差異，但是從統計數據看確存在明顯不同，其中A地塊在方案一、二中的面積分別為7.53ha、15.06ha；B地塊在方案一、二中的面積分別為7.53ha、8.37ha；只有C地塊在兩個方案中的面積相等。由此對比可以發現其中必有一個方案存在錯誤，這種錯誤在我特殊設置的實驗條件下很容易被發現，但是在實際項目中往往不存在這樣的對比，一般是完成方案編制後直接統計並輸出面積，這種錯誤往往不易被發現，但其通常又是很容易出現的，這就會成為方案成果中一個很大的技術漏洞，也會成為後期規劃管理中的技術隱患。
▲圖1.1-1 不同方案統計結果對比圖
02
原因分析
如圖1.2-1、圖1.2-2所示，分別表達了方案一、方案二中的用地疊加情況，其中方案一中的A、B、C三塊用地彼此以各自對應的邊界銜接，不存在彼此疊加的情況；而方案二中存在A、B地塊以及A、C地塊部分重疊的情況，且重疊之後因為圖層要素繪製順序是C在頂層，B在底層，因此在CAD中所呈現的可視化效果和方案一是相同的，無法憑肉眼直接識別出來，這種情況在實際項目中由於繪製精度及多次修改等原因很容易出現，也就導致空間統計結果必然存在較大的誤差甚至是錯誤。
▲圖1.2-1 方案一圖層空間關係示意圖
▲圖1.2-2 方案二圖層空間關係示意圖
03
錯誤檢查
通過將以上圖斑導入ArcGIS進行拓撲檢查即可發現圖中所示錯誤，如圖1.3-1所示，方案二中深紅色部分即為檢查出來存在圖斑重疊的空間拓撲錯誤。
▲圖1.3-1 拓撲檢查結果圖
1.3.1 如圖1.3-2所示，新建一個用於拓撲檢查的數據集，將「用地圖斑」要素數據存到該數據集中。
▲圖1.3-2 新建數據集
1.3.2 如圖1.3-3，在「拓撲檢查」數據集上點擊右鍵，依次選擇「新建-拓撲」，新建拓撲。
▲圖1.3-3 新建拓撲
1.3.3 如圖1.3-4所示，對新建拓撲各步驟及參數進行設置，完成設置並驗證拓撲規則。
▲圖1.3-4 拓撲設置
TIPS
拓撲規則是拓撲檢查設置中最重要的參數，本案例是檢查用地重疊錯誤，所以拓撲規則選擇「不能重疊」，ArcGIS中針對點、線、面等空間要素有多種不同的拓撲規則，如下圖（圖1.3-5）所示，具體請查詢相關文檔，本文不再贅述。
▲圖1.3-5 多種拓撲規則
1.3.4 如圖1.3-6所示，生成拓撲檢查結果數據圖層「拓撲檢查_Topology」，在Arcmap中加載該層數據即得到圖1.3-1所示的拓撲檢查結果。
▲圖1.3-6 拓撲檢查結果圖層
1.3.5 如圖1.3-7所示，打開拓撲檢查結果圖層屬性，在「錯誤」標籤下點擊「生成匯總信息」可生成所有拓撲錯誤匯總列表，也可通過點擊右側「導出到文件」將該錯誤列表導出到文件。
▲圖1.3-7 查看拓撲錯誤信息
04
錯誤修復
通過上述步驟檢查處拓撲錯誤後就要對有拓撲錯誤的數據進行修復，總體思路是啟動數據編輯，根據標識出來的拓撲錯誤，對有重疊錯誤的圖斑進行裁剪、篩選、刪除即可完成空間拓撲錯誤的修復。
1.4.1 如圖1.4-1所示，將拓撲檢查結果拖入ArcMAP中，系統會自動將對應的數據一起加載，我們再此基礎上將該數據再加載一次，以保證後面能夠進行裁剪。（此處一定要記住加載的先後順序，如果怕記錯可以在圖層組裡將數據臨時名稱改一下！）
▲圖1.4-1 拓撲檢查結果加載
1.4.2 如圖1.4-2所示，啟動數據編輯，並打開「高級編輯」工具。
▲圖1.4-2 拓撲檢查結果加載
1.4.3 如圖1.4-3所示，在第二次加載的拓撲檢查用地圖斑上右鍵設置為唯一可選圖層，然後選中需要進行拓撲修復的數據，在「高級編輯」工具欄上點擊「分割面」工具，在分割面工具中設置分割目標為「用地圖斑（自動加載）」，即對第一次自動加載的拓撲檢查用地圖斑進行面分割操作。
▲圖1.4-3 分割面操作
此處的「用地圖斑（自動加載）」、「用地圖斑（二次加載）」即前文提到的為了區別加載順序在圖層列表裡面臨時改的名字，其實對應的都是拓撲檢查的同一個用地圖斑數據，但是由於分割面工具不能對選中的圖層本身進行分割，只能通過選中圖層對另外一個圖層進行操作，所以此次加載了兩次數據，以便進行面分割操作。
1.4.4 如圖1.4-4所示，保持編輯狀態及唯一可選圖層設置，選中有重疊的地塊，並打開圖層屬性表，設置可見性為「顯示所選要素」（藍色表示），即會顯示所選重疊處的所有要素，根據判斷刪除錯誤的要素即可。圖中所示，根據前文分析，該處為AC重疊地塊，其中A地塊，即商業地塊為錯誤重疊，需要刪除，於是我們將其再次選中（黃色表示）並刪除，自此，該處的拓撲錯誤及修復完成，用同樣的方法對AB重疊地塊進行拓撲錯誤修復。
▲圖1.4-4 篩選及刪除錯誤重疊面
1.4.5 完成上述操作之後保存並停止編輯，拓撲錯誤標自動消失，可以通過拓撲圖層屬性信息查看錯誤信息，已經全部變成0，即表示拓撲錯誤修復完成，如圖。
▲圖1.4-5 保存並查看拓撲修復結果
1.4.6 如圖1.4-6所示，通過重新統計數據面積，發現兩個方案面積一致，錯誤得到修復。
▲圖1.4-6 拓撲修復結果圖
二、「環形空間」類拓撲錯誤
01
錯誤描述
如圖2.1-1所示，也是城鄉空間規劃中常見的用地組合情況，即某類用地被另一類用地呈環狀包圍，這類數據在CAD尤其是湘源控規等第三方CAD系統中進行面積統計及其容易出現空間拓撲錯誤引起的面積誤差。圖中所示的方案一綠地面積為23.39ha，水系6.73ha，而同樣的用地，在方案二中綠地面積卻為36.85ha，比方案一多了13.46ha，是中間水系面積的兩倍，也就是說方案二在對綠地面積統計的時候沒有扣除中間的水系，反而對其重複計算了兩次。
▲圖2.1-1 環形空間用地示意
02
原因分析
該類拓撲錯誤與前文所述第一類拓撲錯誤不同，並非因為圖斑重疊造成，而是由於環形空間內外邊界繪圖順序造成，如圖2.2-1所示，綠地作為環形空間在方案一中的內外邊界繪製順序為反方向，而在方案二中為相同方向，這就是問題所在，在計算機製圖中，環形空間有兩種不同表達方式，如果是內外邊界同向，則表示內部為非空，若內外邊界異向，則表示內部為空，基於此所以方案二中對綠地進行統計的時候把內部當做非空進行了重複統計，最終導致統計面積累加，這很明顯是和實際情況不相符，需要修正。
▲圖2.1-2 環形拓撲錯誤示意
03
錯誤修正
這種拓撲錯誤有別於前文所述第一種拓撲錯誤，在圖面上沒有明顯的錯誤標識，更具有隱蔽性，如果只是在CAD系統中進行圖斑繪製及面積統計，幾乎很難被發現。
對該錯誤的修正建議就是要麼避免在CAD中繪製環線空間（可以分開填充），要麼通過GIS進行面積統計即可有效避免該類錯誤，如圖2.3-1即為將數據導入ArcGIS中統計面積的結果，兩個方案面積一致，有效避免了環形空間錯誤造成的統計錯誤。
▲圖2.3-1 ArcGIS統計結果
三、案例解析
3.1 圖3-1為某區域用地規劃圖及其對應的用地匯總統計平衡表（表3-1）
▲圖3-1 案例用地示意平面圖
▼表3-1 案例用地匯總統計平衡表
3.2 如圖3-2為用地拓撲檢查出來的用地錯誤
▲圖3-2 拓撲錯誤檢查結果
3.3 如表3-3，按本文所述方法對用地拓撲錯誤進行修復後所進行匯總統計的結果。
▼表3-3 拓撲修復後統計結果
3.4 如表3-4，對修復前後的數據進行對比發現，無論是各類用地還是總面積在修復前後都有較大誤差，如果不進行錯誤檢查和修復，其統計結果必然和真實情況存在較大出入，會給後期規劃實施及管理帶來較大技術隱患，由此可見對數據進行拓撲檢查及修復的必要性和重要性。
四、小結
本文簡要概述了城鄉空間規劃中常見的兩種不易被發現的空間拓撲錯誤，並分析了其錯誤原因，提出了相應的修複方法，在實際工作中，為了避免其他類似空間錯誤造成空間分析及統計數據不準確，建議對新導入ArcGIS中的數據數據進行「多部件轉單部件」操作，並進行「檢查幾何」、「修復幾何」後再按前文所述中的方法進行拓撲檢查及修復，這樣基本能有效避免大多數的空間幾何錯誤，操作流程如圖4-1所述，由於這幾步操作較為簡單，本文不再贅述。
▲圖4-1 總體操作流程示意
來源：地信聯盟版權
原標題：《科普 | 空間規劃中兩種常見拓撲錯誤檢查及修複方法》
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